Activités biologiques

Depuis une dizaine d’années, il existe un intérêt grandissant concernant les effets biologiques des urolithines.

La consommation de produits alimentaires ou d’extraits riches en ellagitanins tels que le jus de grenades aurait des effets bénéfiques sur la santé (Ghavipour et al., 2017; Sahebkar et al., 2017).

Cependant, étant donné la faible biodisponibilité des ellagitanins et de l’acide ellagique, les effets biologiques observés pourraient être attribués à leurs métabolites : les urolithines.

3.4.3.1. Activités in vitro

Les effets « santé » des urolithines basés sur des études in vitro sont nombreux. Ces activités concernent majoritairement l’urolithine A qui est l’urolithine la plus étudiée.

- Activité antioxydante :

Une étude basée sur l’inhibition de la génération de ROS au niveau intracellulaire, montre que l’urolithine C et l’urolithine D seraient les plus actives, alors que l’urolithine B et les métabolites méthylés ne présenteraient pas de potentiel antioxydant (Bialonska et al., 2009). Le pouvoir antioxydant serait favorisé à la fois par le nombre de groupements hydroxyles et par la capacité de la molécule à entrer dans la cellule (à relier à son hydrophobicité).

- Activité anti-inflammatoire :

L’activité anti-inflammatoire des urolithines a été suggérée en utilisant plusieurs modèles cellulaires. Des études réalisées sur des fibroblastes de côlon humain incubés en présence de cytokines pro-inflammatoires, montrent que les urolithines A et B (10 µM) présentent une activité anti-inflammatoire en diminuant la production de prostanglandines E2 (PGE2) (González-Sarrías et al., 2010b). Le mécanisme d’action de l’urolithine A impliquerait une inhibition de l’expression de COX-2 (cyclo-oxygénase 2) et de mPGES-1 (microsomal prostanglandin E synthase-1), deux enzymes responsables de la synthèse de prostanglandines en condition inflammatoire. De plus, cet effet anti-inflammatoire des urolithines serait médié par l’inhibition de l’activation de la p38 MAPK, de JNK et du facteur de transcription NF-κB. L’urolithine B, moins active, diminuerait la production de PGE2, en inhibant uniquement l’activation de la p38 MAPK et de NF-κB (González-Sarrías et al., 2010b).

Une deuxième étude effectuée sur le même modèle expérimental, suggère qu’un mélange d’urolithine A, d’urolithine B et d’acide ellagique (contenant des concentrations susceptibles d’être atteintes au niveau côlon : respectivement 40, 5 et 1 µM pour l’urolithine A, B et l’acide ellagique), inhibe deux processus impliqués dans la réponse inflammatoire : la migration des fibroblastes et l’adhésion de monocytes au niveau des fibroblastes du côlon (Giménez-Bastida et al., 2012a). Ces effets seraient associés à une diminution des taux de PGE2, de PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1) et d’IL-8 (interleukine-8) qui sont des régulateurs clés de la migration et de l’adhésion cellulaire.

Des résultats similaires ont été décrits sur des cellules endothéliales aortiques humaines. L’urolithine A glucuronide (principal métabolite détecté au niveau plasmatique) inhiberait en partie l’adhésion des monocytes au niveau de ces cellules endothéliales (Giménez-Bastida et al., 2012b).

Plus récemment, un autre groupe de chercheurs suggère que les urolithines A, B et C (40 µM) pourraient inhiber l’inflammation induite par les lipopolysaccharides au niveau de macrophages de souris par une diminution de la production de NO (oxyde nitrique) et une inhibition de l’expression de la iNOS (NO synthase inductible). De plus, une diminution des marqueurs de l’inflammation tels que l’IL-1β, le TNF-α et l’IL-6 a été reportée (Piwowarski et al., 2015). Les urolithines présenteraient également une activité anti-inflammatoire en inhibant la production et la sécrétion de facteurs pro-inflammatoires au niveau de neutrophiles humains, premiers leucocytes à s’infiltrer dans le tissu et contribuant au

- Activité anti-cancéreuse

L’activité anti-cancéreuse des urolithines a majoritairement été décrite sur des cellules cancéreuses humaines de la prostate et du côlon.

Les urolithines A, B, C et D sont décrites pour inhiber l’activité de l’enzyme CYP1B1 (enzyme du cytochrome P450) qui est une cible de chimioprévention dans le cancer de la prostate (Kasimsetty et al., 2009). L’urolithine A semble inhiber la prolifération de cellules cancéreuses de la prostate en augmentant l’expression de la protéine p21 au rôle antiprolifératif (Sánchez-González et al., 2016). L’activité anti-cancéreuse de l’urolithine D a été décrite dans des cellules cancéreuses humaines de la prostate. Son mécanisme d’action impliquerait l’inhibition sélective de la phosphorylation de EphA2 (Giorgio et al., 2015). L’effet antiprolifératif des urolithines, et en particulier des urolithines A et B, a également été décrit sur des cellules humaines cancéreuses de côlon : les cellules Caco-2 (González-Sarrías et al., 2009). Cet effet antiprolifératif serait médié par l’arrêt du cycle cellulaire associé à une modulation de l’expression de gènes impliqués dans la régulation du cycle cellulaire et dans le développement de cancer tels que des oncogènes, des gènes suppresseurs de tumeurs et des récepteurs de facteurs de croissance. D’autres études suggèrent que les urolithines A, B, C et D (testées séparément ou en association ; à des concentrations susceptibles d’être rencontrées atteintes dans le côlon après consommation d’aliments riches en ellagitanins) exercent des effets anti-cancéreux en inhibant la prolifération et en favorisant l’arrêt du cycle cellulaire dans trois lignées cellulaires humaines de cancer du côlon (cellules Caco-2, SW480 ou HT-29) (González-Sarrías et al., 2014, 2016a; Kasimsetty et al., 2010). Les cellules Caco-2 semblent être les plus sensibles aux traitements des urolithines. Parmi les quatre urolithines, l’urolithine A serait la plus active. De plus, l’urolithine A glucuronide et urolithine B glucuronide, métabolites produits suite au métabolisme de phase II, semblent conserver un effet antiprolifératif, cependant plus faible que celui des aglycones (González-Sarrías et al., 2014).

L’urolithine A potentialiserait les effets anti-cancers du 5-fluorouracile (utilisé en chimiothérapie), suggérant qu’elle pourrait être utilisée comme adjuvant en chimiothérapie (González-Sarrías et al., 2015).

Enfin, une étude suggère que l’urolithine A seraient capable d’inhiber la voie Wnt qui intervient dans le contrôle de la prolifération cellulaire et qui est dérégulée en cas de cancer (Sharma et al., 2010).

- Modulation estrogénique

Des études de relations structure-activité révèlent que les urolithines A et B présentent des caractéristiques moléculaires leur permettant de se lier potentiellement aux récepteurs estrogéniques β et α et à moduler leur activité (Dellafiora et al., 2013; Larrosa et al., 2006).

- Autres activités

D’autres propriétés biologiques des urolithines ont été décrites in vitro mais restent à l’heure actuelle moins documentées. Entre autre, les urolithines exerceraient une activité neuroprotectrice (Yuan et al., 2016), inhiberaient la glycation de protéines (Verzelloni et al., 2011) et présenteraient des effets cardiovasculaires bénéfiques (Han et al., 2016; Mele et al., 2016; Spigoni et al., 2016). Il a également été rapporté que les urolithines A, C et D atténueraient l’accumulation de triglycérides dans des cultures de cellules humaines d’hépatocytes et d’adipocytes (Kang et al., 2016b).

3.4.3.2. Activités in vivo :

Bien qu’il existe de nombreuses études in vitro décrivant diverses activités biologiques des urolithines, peu de données ont été validées in vivo. Seule leur activité anti-inflammatoire semble être mise en évidence in vivo.

A titre d’exemple, Larrosa et ses collaborateurs ont démontré une activité anti-inflammatoire de l’urolithine A chez le rat Fisher, dont l’inflammation au niveau du côlon est induite par une administration de DSS 5% (dextran sodium sulfate) dans l’eau de boisson pendant 5 jours (Larrosa et al., 2010) . En effet, après consommation d’urolithine A (15 mg/kg/jour pendant 25 jours), des facteurs de l’inflammation tels que la iNOS, la COX-2 et la prostaglandine E synthase (PTGES) étaient diminués au niveau de la muqueuse du côlon. Dans cette même étude, un effet prébiotique de cette molécule a été reporté chez des rats normaux. L’urolithine A serait en effet capable de moduler de façon favorable le microbiote intestinal en augmentant

Bifidobacterium et Lactobacillus.

Des auteurs ont également décrit une activité anti-inflammatoire de l’urolithine A (300 mg/kg ; administration en aigu par voie orale) dans un modèle d’inflammation classiquement utilisé pour démontrer l’activité anti-inflammatoire de médicaments : celui de la souris présentant un œdème de la patte induit par une injection en sous-cutané de carraghénine (Ishimoto et al., 2011). Dans cette étude, seule la diminution du volume de l’œdème (et non

des marqueurs de l’inflammation) a été prise en considération pour évaluer l’activité anti-inflammatoire de l’urolithine A.

Plus récemment, il a été décrit que l’urolithine A (50 µM) allongeait la durée de vie du nématode Caenorhabditis elegans (C. elegans) et que cet effet serait dépendant de l’expression de gènes de l’autophagie et de la mitophagie (Ryu et al., 2016). Ces mêmes travaux, ont confirmé une élévation des marqueurs de l’autophagie et de la mitophagie sur des cellules musculaires (myoblastes C2C12) et intestinales (cellules Mode-K) lors d’un traitement avec l’urolithine A (50 µM). Ces effets sur C. elegans sont à relier à ceux observés

in vivo. L’administration d’urolithine A (50 mg/kg/jour pendant 34 semaines) prévient la

dysfonction musculaire associée au vieillissement chez le modèle de souris C57BL/6J nourries avec un régime riche en graisses. L’administration d’urolithine A (50 mg/kg/jour pendant 6 semaines) améliore cette dysfonction musculaire liée au vieillissement chez le modèle de souris C57BL/6J âgées de 22 mois.

3.4.4. Liens entre l’état de santé des individus et la capacité de production des